//Logo Image
作者:葉欲 (2000-05-26);核可:徐業良 (2000-05-30)
附註:本文為八十八學年度元智大學機械工程研究所葉欲君碩士論文部份內容。

虛擬實境感知硬體立體眼鏡簡介與裝配

1. 立體眼鏡基本特性簡介

本研究所採用的視覺裝置為“I-O Display System LLC.”所推出的“i-glasses X2”,其裝置實體圖如圖1所示。

1 “I/O i-glasses X2”立體眼鏡實體圖

如圖所示,立體眼鏡裝置包含主要三部份:顯示器(Display)、音效裝置(Audio)、和開關(Switches)。其顯示器是由兩片具有全彩顯示點七吋的液晶顯示鏡片組成,在標準模式下單眼具有360,000像素解析度,而在3D模式下則具180,000像素解析度。在音效裝置部份,則具有呈現立體效果之功能,此外在開關部份則包含了電源、音量及2D/3D切換等開關。

透過立體眼鏡顯示虛擬場景,可讓使用者具有融入於該環境之中的感覺。而i-glasses提供了完全融入(Immersion)及視透(See-Through)兩種模式來呈現虛擬場景及物件。而切換此兩種模式,設計者僅須將立體眼鏡上的眼罩部份拆下即可。如圖2所示,當眼罩扣合於立體眼鏡時則成為融入模式,反之拆離時則為視透模式。

2 立體眼鏡與眼罩之組合

兩種模式的選用時機因設計需求而不同。當設計者以真實空間為活動空間,此時只需顯示虛擬物件,故可採用視透模式。此種模式的特點為顯示之畫格速率較融入模式順暢,且由於視透之故,因此可看到周遭環境的即時改變或其他設計者的一舉一動。反之若針對特別需求或無法親身到達的場景,而必須建構虛擬場景及相關物件並用立體眼鏡呈現之,則需採用融入模式。此模式的特點是設計者不需身處其境,亦可達到身歷其境的效果。

在介紹i-glasses立體眼鏡所具有的特性,並簡單說明融入與視透兩模式與採用時機後,下一節將針對立體眼鏡的安裝步驟與在虛擬實境軟體World Up中設定做說明。

2. “I/O i-glasses X2”之安裝與設定

在安裝立體眼鏡之前,必須確認是否有變頻器(Converter),其將是立體眼鏡與電腦的影像傳輸橋樑。確認相關硬體無誤後,即按照下列步驟來完成硬體安裝。

(1)立體眼鏡連接變頻器

變頻器背後共有5個孔,接到個人電腦只需其中4個。由右而左分別為“DC 9V”連接電源供應器、“VGA IN”用附件中的computer-to-scan converter cable接到電腦主機之顯示卡、“To Monitor”連接顯示器、“Video”連接i-glasses連接線的黃色接頭,而i-glasses連接線的另外兩個接頭則是連接至音源輸出設備,接線方式如圖3所示。

3 接線方式示意圖

(2)安裝i-glasses

安裝I-glasses僅需將i-glasses連接線上的黑色電源接頭與6V電源供應器接妥並通電即可使用。由於i-glasses只能接受解析度為640x480@60HZ,所以必須調整螢幕解析度以利正確顯示。待更改解析度後,按下立體眼鏡的開關藍色按鈕,即可發現i-glasses的鏡片與螢幕上所顯示的畫面是一樣的。若是鏡片上的畫面有閃動狀況發生,請確認螢幕的解析度是否有調整正確。

(3)連接追蹤器:

在立體眼鏡的附件中附有一追蹤器,用以偵測使用者頭部的旋轉動作,圖4即為追蹤器之實體圖,其僅具有旋轉自由度。將立體眼鏡後的黑色帶拆下,其位置即可接上追蹤器。接妥之後則將6V電源供應器與追蹤器連接線電源插孔接妥,並接RS232傳輸線接頭接至於電腦COM1COM2埠。若只是觀看立體顯示模式,則不必要接上追蹤器。

4 附於立體眼鏡之追蹤器

(4)World UP設定

整個硬體安裝完成後,則要將立體眼鏡在World Up中設定為感測物件,如此才能在World Up中使用。注意在設定時,務必先將立體眼鏡的電源打開,才能夠正確的被抓取到。

World Up的工作視窗中,在Type Browser視窗選擇Device類型下的Sensor>Serial Sensor>Iglasses子類型。在抓取物件前請先注意其屬性視窗中的傳輸率及連接埠屬性,一般將傳輸率設定為19,200,連接埠則依據立體眼鏡所連接加以改變之,立體眼鏡屬性表如圖5所示。

5 立體眼鏡屬性表

確認硬體屬性無誤後,則在Iglasses子類型下建立立體眼鏡物件,其預設物件名稱為I-Glasses1。建立完成則會出現該物件名稱,此時表示建立感測物件成功,然後就可利用視窗上列之Object選單中Edit Mlinks指令將立體眼鏡連結至模型物件上。

本研究僅利用立體眼鏡呈現三維虛擬環境,並沒有利用所附之追蹤器,因此無須在World Up中加入感測物件與設定。